I. Реакции присоединения

׀ ׀

C = C + XY → – C – C –

׀ ׀

X Y

1. Присоединение водорода (+H₂) — гидрирование, обра­зуются алканы:

_Pt

С Н₂ = СН₂ + Н₂ СН₃–СН₃

этен ^{или Ni, 150°C} этан

2. Присоединение галогенов (F₂, С1₂, Br₂, I₂) — галогенирование, образуются дигалогеналканы:

1 2 3 4

CH₃– CH= CH – CH₃ + Br₂ → CH₃– CH– CH – CH₃

Бутен-2 (Н₂О) ׀ ׀

Бромная вода Br Br

2,3-Дибромбутан

Бромная вода (раствор Вг₂ в воде) имеет желтый цвет. При взаимодействии с алкенами бромная вода обесцвечивается, поэтому реакция с бромной водой используется для идентификации алкенов.

Как уже указывалось при изучении неорганической химии, реакции, которые используются для идентифика­ции различных веществ, называются качественными реак­циями.

Реакция с бромной водой является качественной реакци­ей на все непредельные углеводороды, в том числе на алкены.

3) Присоединение галогеноводородов (HHal) - гидрогалогенирование (образуются галогеналканы):

СН₂=СН₂ + НСl → СН₃–СН₂–Сl хлорэтан

этен

СН₃–СН=СН₂ + HBr → CH₃– CH – CH₃ 2-Бромпропан

пропен ׀

Br

Последняя реакция протекает в соответствии с пра­вилом Марковникова: при присоединении молекул типа НХ (Х=Hal, ОН и т.д.) к несимметричным алкенам атом водорода присо­единяется к более гидрогенизированному атому углеро­да двойной связи (т.е. к атому С, связанному с большим числом атомов Н).

Сформулированное русским химиком В. В. Марковниковым в 1869 г. правило о присоединении по двойной связи объясняется смещением электронной плотности в молекулах несимметричных алкенов в результате действия индуктивного эффекта

Метильная группа отталкивает электроны связи СН₃—С, что приводит к поляризации π-связи. Электроны π-связи являются очень подвижными, т. е. легко смещаются к ато­му С(1). Это смещение показывают изогнутой стрелкой ( ). В результате на атоме С(1) возникает частичный отрицательный заряд δ-, а на атоме С(2) — частичный по­ложительный заряд δ +. При присоединении галогеноводорода протон Н⁺ присоединяется к атому С(1), несущему ча­стичный отрицательный заряд:

Более гидрогенизированный атом С(1) имеет частичный отрицательный заряд, поэтому он и подвергается атаке протона Н⁺.

4) Гидратация (образуются предельные одноатомные спирты, т. е. алканолы).

Присоединение воды к несимметричным алкенам также происходит по правилу Марковникова.

_{Т, Н}⁺

СН₂=СН₂ + НОН → СН₃–СН₂– ОН этанол

этен

_{Т, Н}⁺

СН₂=СН₂ – СН₂–СН₃ + НОН → СН₂–СН – СН₂–СН₃

бутен-1 ׀ бутанол-2

ОН

5) Алкилирование алканами (парафинами) в присутствии фосфорной или серной кислот. СН₃ СН₃

׀ ׀

СН₃– С =СН₂ + Н– С –СН₃ → СН₃– СН– СН₂– С– СН₃

׀ ׀ ׀ ׀

СН₃ СН₃ СН₃ СН₃

2-Метилпропен 2-Метилпропан 2,2,4-Триметилпентан

(изобутан) (изооктан)

Этим путем можно получать парафины с изостроением, например: изооктан, представляющие большой интерес как высокооктановое моторное топливо.

II. Реакции окисления

Алкены окисляются кислородом воздуха и другими окислителями. Направление окисления и продукты зависят от условий реакций, выбора окислителя и катализатора.

1) Горение

а) полное (избыток О₂)

-2 _t° +4

С₂Н₄ + 3О₂ → 2СО₂ + 2Н₂О;

б) неполное (недостаток О₂)

-2 _t° +2

С₂Н₄ + 2О₂ → 2СО + 2Н₂О

-2 _t° 0

С₂Н₄ + О₂ → 2С + 2Н₂О.

2) Неполное каталитическое окисление

При окислении алкенов кислородом воздуха в при­сутствии серебряного катализатора образуются оксиды алкенов:

_{Ag , 200°C}

2СН₂=СН₂ + О₂ → 2Н₂С – СН₂ эпоксиэтан

этен (этиленоксид)

О

3) Окисление перманганатом калия в нейтральной или щелочной среде (реакция Вагнера).

В отличие от алканов, алкены окисляются раствором КМnО₄. Если реакция происходит при рН > 7, то про­дуктами окисления являются двухатомные спирты (алкандиолы или гликоли):

-2 -2 -1 -1

3СН₂=СН₂ + 2KMnO₄ + 4H₂O → 3H₂C– CH₂ + 2KOH + 2MnO₂↓

этен ׀ ׀

OH OH

этиленгликоль

или упрощенно: СН₂=СН₂ + [О] + Н₂О → Н₂С–СН₂

(из KMnO₄) ׀ ׀

ОН ОН

Используется как качественная реакция на алкены и другие непредельные УВ (р-р КМп0₄ обесцвечивается).

4) Окисление перманганатом калия в кислой среде

Если реакция между алкеном и раствором КМnO₄ происходит в кислой среде, то происходит окислитель­ное расщепление двойной связи и образовавшиеся «ос­колки» молекулы алкена окисляются до карбоновых кислот:

O

_Н⁺

C Н₃–СН СН–СН₃ + 4[O] → 2CH₃–C

бутен-2 (из KMnO₄) уксусная кислота

OH

О О

_Н⁺

С Н₂ СН–СН₃ + 4[O] → Н–С + CH₃–C уксусная кислота

ОН ОН

муравьиная

пропен кислота

При действии концентрированных растворов окислителей (перманганата калия, хромовой кислоты, азотной кислоты, CrO₃) молекула алкена разрывается по месту двойной связи, образуя кетоны или кислоты:

_CrO3

CН₃–С СН–СН₃ → СН₃– CO + СН₃COOH

׀ ׀ уксусная кислота

СН₃ СН₃

ацетон